La « gare de La Rochelle PO » est mise en service le 6 septembre 1857 par la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans, alors que cette compagnie ouvre à l'exploitation la section de Niort à La Rochelle et à Rochefort.
En 1914, la gare de La Rochelle-PO toujours en exploitation dans l'attente de la livraison de la nouvelle gare.
L'État rachète la Compagnie des Charentes le 12 janvier 1878. Suite aux conventions de 1883, la ligne Poitiers-La Rochelle est transférée aux Chemins de fer de l'État. Jugeant la gare des Charentes trop éloigné de la ville et son accès difficile des travaux furent entrepris pour faire arriver dans la gare terminus tous les trains des directions Nantes et Bordeaux. .
En 1891, la gare de La Rochelle-Ville est reliée au port de La Pallice.
La seconde moitié du xixe siècle voit le trafic ferroviaire s'accroître de manière importante, notamment en raison du tourisme balnéaire et du fait que La Rochelle est à la croisée des lignes reliant Bordeaux, Nantes et Poitiers. Dès 18848, on prévoyait la construction d'une gare de passage à l'emplacement des glacis de l'ouvrage à corne. Il faut attende le déclassement de la place et la modification en projet monumentale pour un accord de tous les intervenants. Aussi, le 24 mars 1906, la construction d'un nouveau bâtiment voyageur est déclarée d'utilité publique.
La nouvelle gare de La Rochelle, après 1922.
Dès 1909, une nouvelle gare est donc construite à l'extrémité Sud de de l'ouvrage à cornes. Le bâtiment, dessiné par l'architecte Pierre Esquié, est monumental et dominé par un campanile de 45 m de haut, plus haut que les tours de l'entrée du port. Sa construction, interrompue par la Première Guerre mondiale, ne reprend qu'en 1919. Finalement, la nouvelle gare est inaugurée le 19 novembre 1922 par le ministre des Travaux publics de l'époque, Yves Le Trocquer.
L'ouvrage à corne disparait rapidement au profit du nouveau quartier de la gare et de la nécessité de créer de nouvelles voies de communication en rapport avec la monumentalité du nouvelle édifice. Le bâtiment fait face à une vaste esplanade depuis laquelle part un large boulevard bordé d'arbres, la reliant à la ville.
La gare, richement décorée, rappelle l'architecture de La Rochelle, et notamment celle de la Grosse Horloge. Le hall des voyageurs est orné de grandes mosaïques, tandis que les parements sont en pierre. Sa façade est décorée de nombreuses gravures s'inspirant de la faune marine. Les quais sont intégralement couverts par une grande verrière.
Lors de la tempête de décembre 1999, une partie de la toiture de la verrière extérieure de la gare a chuté . Les travaux de la nouvelle verrière ont commencé en juin 2008 et le chantier devait être terminé en juin 2009. La rénovation de la verrière a finalement été inaugurée le 6 juillet 2009.